KR20140069227A - 열차 제어 시스템 - Google Patents

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KR20140069227A
KR20140069227A KR1020147010765A KR20147010765A KR20140069227A KR 20140069227 A KR20140069227 A KR 20140069227A KR 1020147010765 A KR1020147010765 A KR 1020147010765A KR 20147010765 A KR20147010765 A KR 20147010765A KR 20140069227 A KR20140069227 A KR 20140069227A
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KR1020147010765A
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다께시 야마다
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닛뽄신고가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은, 선로(R) 상을 이동하는 열차에 설치되어 무선 통신 가능한 차상 무선기(VRS1)를 구비한 차상 장치(1)와, 선로(R)를 따라 배치되고 차상 무선기(VRS1)와의 사이에서 미리 할당된 타임 슬롯만 통신 가능하게 시간 동기된 시분할 다중 액세스 방식에 의한 무선 통신이 가능한 고정 무선기(WRS1~7, SRS1)와, 차상 무선기(VRS1)와 고정 무선기의 사이의 무선 통신에 의해 얻어진 열차 가의 위치 정보에 기초하여, 당해 열차 가로부터 전방 열차 나 앞의 정지점까지의 거리를 산출하는 지상 장치(2)를 구비하는 구성으로 하고, 차상 장치(1)는, 지상 장치(2)로부터 전송된 정지점까지의 거리에 기초하여 상기 열차 가로부터 정지점까지의 정지 패턴을 생성하고, 상기 열차 가가 정지 패턴 이하의 속도로 주행하도록 주행 제어를 행한다.

Description

열차 제어 시스템{TRAIN CONTROL SYSTEM}
본 발명은, 열차의 주행 제어를 행하는 열차 제어 시스템에 관한 것으로, 특히, 열차 간격을 좁혀서 열차를 주행시키는 것이 가능한 열차 제어 시스템에 관한 것이다.
종래, 열차의 주행 제어를 행하는 열차 제어 시스템이 알려져 있다. 이러한 종류의 열차 제어 시스템으로서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-67957호 공보에 기재되어 있는 것이 알려져 있다. 이 열차 제어 시스템은, 예를 들어 열차의 주행로(궤도)를, 예를 들어 몇백 미터 간격으로 구획한 폐색 구간을 설치하고, 각 폐색 구간 단위로 열차의 주행 제어를 행하도록 구성되어 있다.
일본 특허 공개 제2002-67957호 공보
그러나, 종래의 열차 제어 시스템은, 폐색 구간을 단위로 하는 열차의 주행 제어이며, 통상, 1폐색 구간은 몇백 미터로 설정되어 있기 때문에, 자신의 열차와 전방 열차 간의 거리(열차 간격)를, 1폐색 구간보다 단축할 수 없어, 열차 간격이 길어져 있었다.
본 발명은 상기 과제에 착안해서 이루어진 것으로, 열차 제어 시스템에 있어서, 열차 간격을 좁혀, 열차의 주행 제어를 행하는 것이 가능한 열차 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일측면에 의한 열차 제어 시스템은, 철도 선로 상을 이동하는 열차에 설치되어 무선 통신 가능한 차상 무선기를 구비한 차상 장치와, 상기 철도 선로를 따라 배치되고, 상기 차상 무선기와의 사이에서, 미리 할당된 타임 슬롯만 통신 가능하게 시간 동기된 시분할 다중 액세스 방식에 의한 무선 통신이 가능한 고정 무선기와, 상기 차상 무선기와 상기 고정 무선기의 사이의 상기 무선 통신에 의해 얻어진 열차의 위치 정보에 기초하여, 당해 열차로부터 전방 열차 앞의 정지점까지의 거리를 산출하는 지상 장치를 구비하는 구성으로 하고, 상기 차상 장치는, 상기 지상 장치로부터 전송된 상기 정지점까지의 거리에 기초하여 자신의 열차로부터 정지점까지의 정지 패턴을 생성하고, 자신의 열차가 상기 정지 패턴 이하의 속도로 주행하도록 주행 제어를 행하도록 구성한다.
본 발명의 일측면에 의한 열차 제어 시스템에 의하면, 고정 무선기와 차상 무선기 간의 시분할 다중 액세스 방식에 의한 무선 통신에 의해 얻어진 전방 열차 앞의 정지점까지의 거리에 기초하여 생성된 정지 패턴 이하의 속도로 주행하도록 열차의 주행 제어를 행하는 구성이기 때문에, 열차를 전방 열차 앞의 정지점까지 진행시킬 수 있고, 상기 정지점의 위치를 적절히 설정함으로써, 안전성을 확보하면서 전방 열차와의 간격(열차 간격)을 좁힐 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 열차 제어 시스템의 일 실시 형태를 나타내는 블록도이다.
도 2는 상기 실시 형태의 열차 제어 시스템에 의한 열차의 주행 제어를 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 상기 실시 형태에 있어서의 무선 통신에 있어서, 고정 무선기 및 차상 무선기에 할당된 타임 슬롯을 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 발명에 의한 열차 제어 시스템의 일 실시 형태를 나타내는 블록도이다.
도 1에 있어서, 본 실시 형태의 열차 제어 시스템(10)은, 열차의 주행 제어를 행하는 것이며, 차상 무선기(VRS1)를 구비한 차상 장치(1)와, 복수의 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7))와, 거점 무선기(SRS1)와, 지상 장치(2)를 구비해서 구성된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 상기 거점 무선기(SRS1)와 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7)가, 본 발명에 관한 고정 무선기에 상당한다.
상기 차상 장치(1)는, 철도 선로(R) 상을 이동하는 열차에 설치되고, 자신의 열차의 주행 제어를 행함과 함께, 자신의 열차의 위치를 검출하는 것이며, 예를 들어 차상 무선기(VRS1)와 차상 장치 본체(VC1)를 구비하여 구성되어 있다.
상기 차상 무선기(VRS1)는, 이동하면서 상기 복수의 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7) 및 거점 무선기(SRS1)의 사이에서 각종 정보를 무선 통신 가능한 것이며, 차상 장치 본체(VC1)에 접속되어 있다.
상기 차상 장치 본체(VC1)는, 차상 무선기(VRS1)와 예를 들어 유선 케이블로 접속되어 있고, 해당 차상 무선기(VRS1)에 의해 수신된 각종 정보에 기초하여, 자신의 열차의 주행 제어를 행함과 함께, 자신의 열차의 열차 위치를 검출한다.
차상 장치 본체(VC1)는, 차상 무선기(VRS1)와 고정 무선기(WRS1 내지 WRS7, SRS1)의 사이의 무선 통신에 의해, 자신의 열차의 열차 위치를 검출하고, 해당 열차 위치의 정보를 차상 무선기(VRS1) 및 고정 무선기(WRS1 내지 WRS7, SRS1)를 통하여 지상 장치(2)로 전송시킨다. 지상 장치(2)로 전송된 열차 가의 위치 정보는, 당해 열차 가로부터 전방 열차 나 앞의 정지점(도 2 참조)까지의 거리의 산출에 이용된다.
차상 장치 본체(VC1)는, 구체적으로는, 차상 무선기(VRS1)와 고정 무선기의 사이의 무선의 송수신에 있어서의 전파의 전파 지연 시간에 의해, 고정 무선기와 차상 무선기(VRS1)의 사이의 거리를 측정(측거)하고, 예를 들어 이 측거 결과와 차상 장치 본체(VC1)에 미리 기억시킨 각 연선 무선기의 위치 정보에 기초하여, 자신의 열차의 열차 위치를 검출하고, 이 열차 위치의 정보를, 각 고정 무선기를 통하여 지상 장치(2)에 송신하도록 구성되어 있다.
또한, 차상 장치 본체(VC1)는, 지상 장치(2)로부터 전송되는 상기 정지점까지의 거리에 기초하여 자신의 열차 가로부터 정지점까지의 정지 패턴(도 2 참조)을 생성하고, 자신의 열차 가가 정지 패턴 이하의 속도로 주행하도록 주행 제어를 행한다. 이 정지 패턴이란, 자신의 열차 가가 정지점에 도달해서 정지할 때까지의 속도의 패턴이며, 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이, 정지점에 접근함에 따라, 열차 속도는 느려져, 정지점에서 제로가 되는 패턴이다.
상기 거점 무선기(SRS1)는, 예를 들어 거점역에 설치되어, 지상 장치(2)와 유선 케이블로 접속되어 있고, 지상 장치(2)로부터 열차나 연선 무선기로의 제어 정보나 제어 명령을 연선 무선기측으로 무선 송신하고, 열차나 연선 무선기로부터 지상 장치(2)로의 정보를 연선 무선기측으로부터 무선으로 수신한다.
상기 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7)는, 차상 무선기(VRS1)나 거점 무선기(SRS1)와 각종 정보를 송수신함으로써, 철도 선로(R)를 따라 간격을 두고 복수개 배치되고, 서로 인접하는 것끼리 무선 통신해서 정보를 중계하면서 전달하는 전파형의 무선기이다. 이들 고정 무선기(WRS1 내지 WRS7, SRS1)와 차상 무선기(VRS1)의 사이의 각 무선 통신은, 후술하는 시분할 다중 액세스(TDMA) 방식으로 행해진다.
상기 지상 장치(2)는, 차상 무선기(VRS1)와 고정 무선기의 사이의 무선 통신에 의해 얻어진 열차의 위치 정보에 기초하여, 당해 열차 가로부터 전방 열차 나 앞의 정지점까지의 거리를 산출하는 것이며, 산출한 정지점까지의 거리의 정보를 차상 무선기(VRS1), 거점 무선기(SRS1) 및 복수의 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7)를 통하여 차상 장치 본체(VC1)로 송신하도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 정지점은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 전방 열차 나의 후단부로부터 미리 설정한 여유 거리 d0 앞쪽에 설정한 위치이다.
또한, 지상 장치(2)는, 차상 무선기(VRS1), 거점 무선기(SRS1) 및 복수의 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7)의 통신을 제어ㆍ관리하는 기능도 구비하고 있고, 차상 무선기 및 고정 무선기가 미리 할당된 타임 슬롯만 통신 가능하게 시간 동기된 시분할 다중 액세스(TDMA) 방식으로 통신을 행하도록 각 무선기의 통신의 제어ㆍ관리를 행한다.
이렇게 구축된 각 무선기(VRS1, WRS1 내지 WRS7, SRS1) 간의 무선 통신의 네트워크(TDMA 네트워크)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 1주기 T(msec)를 N개로 분할한 T/N(ms)로 1회의 송신을 마치도록 제어되어 있다. N개의 단위 시간에는, 예를 들어 t0, t1, t2, …tn과 같이 일련번호가 붙여져 있다. 최후의 tn까지 오면 t0으로 되돌아가고, 그것들을 반복한다. 이 t0, t1, t2, …tn을 일반형으로서 ti(0≤i≤N-1)로 표시하고, 이 ti를 타임 슬롯이라 칭하고, i를 타임 슬롯 번호라 칭한다. 또한, N은 타임 슬롯수이다. 예를 들어, 1주기 T(msec)는 500msec, 타임 슬롯수 N은 256, 1타임 슬롯 T/N은 약 2msec로 설정한다. 또한, 주기 T, 타임 슬롯수 N 및 타임 슬롯 T는, 이들에 한하지 않고, 적절히 설정할 수 있다.
상기 무선 통신 네트워크(TDMA 네트워크)의 1주기 T는, 예를 들어 차상 무선기(VRS1)와 지상 장치(2)에 의해 선택된 2개의 연선 무선기(WRS) 간의 측거를 행하기 위한 측거 블록, 차상 무선기(VRS1)가 송신원이 되는 VRS 송신 블록, 각 무선기의 송수신 동작의 동기를 취하기 위한 동기 블록 등으로 구분해서 구성되어 있다. 그리고, 각 블록은, 소정수의 타임 슬롯으로 구성되어 있다.
또한, 지상 장치(2)는, 차상 무선기(VRS1)와의 측거용의 무선의 송수신에 제공되는 고정 무선기를 선택하는 기능도 갖고 있다. 지상 장치(2)는, 예를 들어 열차의 초기 위치를 인식하고 있고, 차상 장치(1)로부터의 열차 위치의 정보에 기초하여, 열차 위치를 열차의 이동에 추종해서 실시간으로 인식하고, 그 근방의 전후 2개의 고정 무선기를 차상 무선기(VRS1)와의 측거용의 송수신에 제공하는 측거 무선조(組)로서 선택한다. 그리고, 지상 장치(2)는, 예를 들어 선택한 측거 무선조와 차상 무선기(VRS1)에 대한 측거 명령을, 거점 무선기(SRS1) 및 연선 무선기를 통하여 송신한다. 지상 장치(2)는, 예를 들어 도 1에 나타내는 바와 같이, 열차 가가 연선 무선기(WRS6)와 연선 무선기(WRS7)의 사이에 위치하는 경우, 측거 무선조로서 WRS6 및 WRS7을 선택하고, 이 측거 무선조(WRS6-WRS7) 및 열차 가의 차상 무선기(VRS1)에 대한 측거 명령을 송신한다.
이어서, 본 실시 형태의 열차 제어 시스템(10)의 열차 위치의 검출 동작 및 주행 제어의 동작을, 도 1 내지 도 3에 기초하여 설명한다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 열차 가가 연선 무선기(WRS6)와 연선 무선기(WRS7)의 사이를 주행하고, 전방 열차 나가 연선 무선기(WRS1)와 연선 무선기(WRS2)의 사이를 주행하고 있는 경우에 있어서의 열차 가의 위치 검출 및 주행 제어에 대해서 설명한다. 전방 열차 나의 주행 제어에 대해서는, 전방 열차 나의 전방의 열차(도시 생략)의 위치에 기초하여, 열차 가와 동일하게 행해지기 때문에 설명을 생략한다. 또한, 지상 장치(2)는, 전회의 차상 장치(1)로부터의 열차 위치 정보에 기초하여, 열차 가가 연선 무선기(WRS6)와 연선 무선기(WRS7)의 사이를 주행하고 있는 것을 인식하고 있는 것으로 하여, 이하 설명한다.
우선, 열차 위치의 검출 동작에 대해서 설명한다.
지상 장치(2)는, 열차 가의 차상 무선기(VRS1) 근방의 전후 2개의 연선 무선기로서, WRS6 및 WRS7을 선택하고, 이 측거 무선조(WRS6-WRS7)와 열차 가의 차상 무선기(VRS1)에 대한 측거 명령을 생성한다. 또한, 지상 장치(2)는, 전방 열차 나의 차상 무선기(VRS1)의 근방의 전후 2개의 연선 무선기로서, WRS1 및 WRS2를 선택하고, 이 측거 무선조(WRS1-WRS2)와 전방 열차 나의 차상 무선기(VRS1)에 대한 측거 명령을 생성한다. 지상 장치(2)에 의해 생성된 측거 명령은, 유선 케이블을 통해서 거점 무선기(SRS1)로 보내진다. 거점 무선기(SRS1)는, 자신에게 할당된 송신용 타임 슬롯의 시간이 되었을 때에, 수신한 측거 명령을 제1 연선 무선기(WRS1)에 무선으로 송신하고, 제2 연선 무선기(WRS2)는 측거 명령을 동일한 타임 슬롯으로 수신한다. 제2 연선 무선기는, 자신에게 할당된 송신용 타임 슬롯의 시간이 되었을 때에, 수신한 측거 명령을 그 인접한 제3 연선 무선기(WRS)에 무선으로 송신한다. 이하, 마찬가지로 연선 무선기 간에서 송수신이 행해지고 정보가 순차 중계되어 이 네트워크의 제어 에리어 말단의 연선 무선기까지 전달된다.
여기서, 각 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7) 및 차상 무선기(VRS1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 순차 전파해 오는 명령에 자국에 대한 명령이 포함되어 있는 경우에, 그 명령을 실행한다. 열차 가의 차상 무선기(VRS1) 및 측거 무선기조(WRS6-WRS7)는, 자국을 명령처로 하는 명령이 포함되어 있기 때문에, 측거 블록에 있어서의 소정의 타임 슬롯의 시간이 되었을 때에, 측거용의 무선의 송수신을 실행한다. 열차 가의 차상 장치 본체(VC1)는, 이 측거용의 무선 전파의 전파 지연 시간에 기초하여, 무선기 간(WRS6-VRS1, WRS7-VRS1)의 거리를 각각 측정하고, 이 측거 결과와 기억부(도시 생략)에 미리 기억시킨 각 연선 무선기의 위치 정보에 기초하여, 자신의 열차 가의 열차 위치를 검출한다. 열차 가의 차상 무선기(VRS1)는, 자신에게 할당된 송신용 타임 슬롯의 시간이 되었을 때에, 자신의 열차 가의 열차 위치 정보를 발신한다. 열차 위치 정보는, 차상 무선기(VRS1)에 가장 가까운 곳에 위치하는 연선 무선기에 의해 수신된다. 열차 위치 정보를 수신한 연선 무선기는, 자신에 할당된 송신용 타임 슬롯의 시간이 되엇을 때에 수신한 열차 위치 정보를 거점 무선기(SRS1)의 방향으로 송신한다. 이 송신된 열차 위치 정보는, 거점 무선기(SRS1)와의 사이에 존재하는 연선 무선기로 전술한 바와 같이 시분할로 순차 중계되어, 거점 무선기(SRS1) 및 유선 케이블을 통해서 지상 장치(2)로 보내진다. 이와 같이, 지상 장치(2)로부터의 정보와 열차로부터의 정보의 전달 방향은 서로 역방향으로 된다.
또한, 전방 열차 나의 차상 무선기(VRS1) 및 측거 무선기조(WRS1-WRS2)는, 자국을 명령처로 하는 명령이 포함되어 있기 때문에, 측거 블록에 있어서의 소정의 타임 슬롯 시간이 되었을 때에, 측거용의 무선의 송수신을 실행한다. 전방 열차 나의 차상 장치 본체(VC1)는, 무선기 간(WRS1-VRS1, WRS2-VRS1)의 측거 결과와 기억부에 미리 기억시킨 각 연선 무선기의 위치 정보에 기초하여, 전방 열차 나의 열차 위치를 검출한다. 전방 열차 나의 차상 장치 본체(VC1)는, 검출한 열차 위치의 정보를, 각 고정 무선기를 통하여 지상 장치(2)로 송신한다. 예를 들어, 도 2에 나타내는 바와 같이, 열차 가 및 전방 열차 나가 주행하고 있을 때, 차상 장치 본체(VC1)는, 각 시각(T1,T2,T3,…)에 있어서의 자신의 열차 가 및 전방 열차 나의 열차 위치를 실시간으로 검출하고, 그 열차 위치 정보를, 각 무선기(차상 무선기 및 고정 무선기)를 통하여 지상 장치(2)로 수시 송신한다.
이어서, 열차의 주행 제어의 동작에 대해서 설명한다.
지상 장치(2)는, 열차 가 및 전방 열차 나의 차상 장치(1)로부터 각 고정 무선기를 통하여 전송되는 각 열차 위치 정보에 기초하여, 열차 가로부터 전방 열차 나 앞의 정지점까지의 거리를 산출한다. 그리고, 지상 장치(2)는, 산출한 정지점까지의 거리의 정보를, 측거 명령과 동일하게 하여, 거점 무선기(SRS1), 복수의 연선 무선기(WRS1 내지 WRS7) 및 차상 무선기(VRS1)를 통하여 차상 장치 본체(VC1)로 송신한다.
차상 장치 본체(VC1)는, 지상 장치(2)로부터 전송되는 정지점까지의 거리에 기초하여 자신의 열차 가로부터 정지점까지의 정지 패턴(도 2 참조)을 생성하고, 자신의 열차 가가 정지 패턴 이하의 속도로 주행하도록 주행 제어를 행한다. 차상 장치 본체(VC1)는, 예를 들어 종래의 1고정 폐색 구간 길이(예를 들어 몇 백m)보다도 여유 거리 d0을 짧게 설정하고, 열차 가를 전방 열차 나의 후단부 가까이까지 진행시켜 정지시키도록 주행 제어한다. 또한, 차상 장치 본체(VC1)는, 각 시각에 있어서의 거리 정보에 기초하여 각 시각(T1,T2,T3,…)에 있어서의 정지 패턴을 각각 생성하고 있다. 이와 같이, 정지 패턴은, 전방 열차까지의 거리에 기초하여, 수시로 갱신된다.
상기 실시 형태에 의한 열차 제어 시스템(10)에 의하면, 고정 무선기와 차상 무선기 간의 시분할 다중 액세스 방식에 의한 무선 통신에 의해 얻어진 전방 열차 앞의 정지점까지의 거리에 기초하여 생성된 정지 패턴 이하의 속도로 주행하도록 열차의 주행 제어를 행하는 구성이기 때문에, 열차를 전방 열차 앞의 정지점까지 진행시킬 수 있고, 해당 정지점의 위치를 적절히 설정함으로써, 안전성을 유지하면서 전방 열차와의 간격(열차 간격)을 좁힐 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 열차 위치의 검출은 차상 장치측에서 행하고, 차상 장치(1)로부터 열차 정보를 지상 장치(2)로 전송하는 것으로서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, 예를 들어 지상 장치측에서 각 열차 위치의 검출을 행하고, 지상 장치(2)로부터 그 검출 결과에 기초한 열차 위치 정보를 각 열차의 차상 장치(1)로 전송하도록 구성해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는, 연선 무선기를 7대로 하여 설명했지만, 연선 무선기의 설치 대수는 이에 한정되는 것이 아닌 것은 말할 필요도 없으며, 예를 들어 지상 장치(2)의 제어 대상 에리어의 길이에 따라 연선 무선기의 대수를 증감시키는 것이다.
1 : 차상 장치
2 : 지상 장치
10 : 열차 제어 시스템
SRS1 : 거점 무선기
WRS1 내지 WRS7 : 연선 무선기
VRS1 : 차상 무선기
R : 철도 선로
나 : 전방 열차

Claims (3)

  1. 철도 선로 상을 이동하는 열차에 설치되어 무선 통신 가능한 차상(車上) 무선기를 구비한 차상 장치와,
    상기 철도 선로를 따라 배치되고, 상기 차상 무선기와의 사이에서, 미리 할당된 타임 슬롯만 통신 가능하게 시간 동기된 시분할 다중 액세스 방식에 의한 무선 통신이 가능한 고정 무선기와,
    상기 차상 무선기와 상기 고정 무선기 사이의 상기 무선 통신에 의해 얻어진 열차의 위치 정보에 기초하여, 상기 열차로부터 전방 열차 앞(before)의 정지점까지의 거리를 산출하는 지상 장치
    를 구비하는 구성으로 하고,
    상기 차상 장치는, 상기 지상 장치로부터 전송된 상기 정지점까지의 거리에 기초하여 자신의 열차로부터 정지점까지의 정지 패턴을 생성하고, 자신의 열차가 상기 정지 패턴 이하의 속도로 주행하도록 주행 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정지점은, 상기 전방 열차의 후단부로부터 미리 설정한 여유 거리만큼 앞에 설정한 위치인 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차상 장치는, 자신의 열차의 상기 열차의 위치를 검출하고, 그 열차 위치의 정보를 상기 차상 무선기 및 상기 고정 무선기를 통하여 상기 지상 장치로 전송시키는 것을 특징으로 하는 열차 제어 시스템.

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